Откриха мистериозни структури, скрити под повърхността на Марс

Екип от учени представи новата гравитационна карта на Марс на научния конгрес Europlanet 2024. Картата показва наличието на плътни, широкомащабни структури под отдавна изчезналия океан на Марс и че процесите в мантията влияят на Olympus Mons, най-големия вулкан в Слънчевата система.

Новата карта и анализът включват данните от множество мисии, включително мисията на НАСА InSIGHT (Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport). Те използват и данните от малките отклонения в спътниците, докато те обикалят около Марс.

Статията „Глобалното гравитационно поле на Марс разкрива активен интериор“ ще бъде публикувана в предстоящо издание на JGR: Planets. Водещ автор е Барт Рут от Техническия университет в Делфт. Някои от резултатите противоречат на една важна концепция в геологията.

Геолозите работят с концепция, наречена флективна изостазия. Тя описва как външният твърд слой на планетата реагира на мащабните натоварвания и освобождавания. Слоят се нарича литосфера и се състои от земната кора и най-горната част на мантията.

Когато нещо тежко натоварва литосферата, тя реагира, като потъва. На Земята добър пример за това е Гренландия, където огромната ледена покривка оказва натиск надолу. Тъй като ледената покривка се топи поради глобалното затопляне, Гренландия ще се издигне.

Това нагъване надолу често води до издигане на околните региони, въпреки че ефектът е слаб. Колкото по-масивен е товарът, толкова по-изразено е низходящото огъване, въпреки че то зависи и от здравината и еластичността на литосферата. Гъвкавата изостазия е ключова концепция за разбирането на ледниковия отскок, образуването на планините и седиментните басейни.

Авторите на новата научна работа посочват, че учените трябва да преосмислят начина, по който флексибилната изостазия работи на Марс. Причината е в Olympus Mons (Олимп Монс), най-големия вулкан в Слънчевата система, и в целия вулканичен регион, наречен Tharsis Rise или Tharsis Montes. Тарсис Монтес е огромен вулканичен регион, в който се намират три други огромни щитовидни вулкана: Arsia Mons, Pavonis Mons и Ascraeus Mons.

Флективната изостазия гласи, че този огромен регион би трябвало да принуждава повърхността на планетата да се спуска надолу. Обратното обаче също е вярно. Тарсис Монс е много по-издигнат от останалата част от повърхността на Марс. Спускаемият апарат InSIGHT на НАСА също така разкри на учените много неща за гравитацията на Марс и заедно с това принуди изследователите да преразгледат как работи всичко това за Марс.

„Това означава, че трябва да преосмислим начина, по който разбираме ролята на големия вулкан и околностите му“, пишат авторите. „Гравитационният сигнал на повърхността му се вписва добре в модела, който разглежда планетата като тънкослойна черупка.“

Изследването показва, че активни процеси в марсианската мантия подтикват Тарсис Монтес към издигане. „Изглежда, че дълбоко в слоя на Марс има по-голяма маса и нещо леко, която вероятно се издига от мантията„, пишат авторите.

„Това показва, че Марс може би все още има активни процеси, които протичат вътре в него, създавайки нови вулканични образувания на повърхността“.

Изследователите откриха подземен масив с диаметър около 1750 км, намиращ се на дълбочина 1100 км. Те подозират, че това е мантийна маса, която се издига под Тарсис Монтес и е достатъчно силна, за да противодейства на натиска надолу от цялата маса.

„Това предполага, че в момента главата на шлейфа се движи нагоре към литосферата, за да генерира активен вулканизъм в геоложкото бъдеще“, пишат авторите в статията си.

Съществуват спорове за това колко активен е Марс във вулканично отношение. Въпреки че на планетата няма активни вулканични елементи, изследванията показват, че районът на Тарсис е изригвал в близкото геологично минало – през последните няколко десетки милиона години.

Ако под Тарсис Монтес има мантийно образувание, може ли то евентуално да достигне повърхността? Това е чисто спекулативно и са необходими допълнителни изследвания, за да се потвърдят тези открития.

Изследователите са открили и други гравитационни аномалии. Те откриха мистериозни, плътни структури под северните полярни равнини на Марс. Те са погребани под дебел, гладък слой седименти, които вероятно са се отложили на древното морско дъно.

Аномалиите са с приблизително 300-400 кг/м3 по-плътни от заобикалящата ги среда. На земната Луна има гравитационни аномалии, които са свързани с гигантски ударни басейни. Учените смятат, че импакторите, които са създали басейните, са били по-плътни от Луната и тяхната маса се е превърнала в част от Луната.

Импактните басейни на Марс също показват гравитационни аномалии. Въпреки това аномалиите в северното полукълбо на Марс не показват следи от тях на повърхността.

„Тези плътни структури биха могли да имат вулканичен произход или да са уплътнен материал, дължащ се на древни въздействия. Има около 20 особености с различна големина, които идентифицирахме, разпръснати в района около северната полярна шапка – една от по форма наподобява куче“, казва д-р Рут.

„Изглежда, че на повърхността няма никакви следи от тези структури. Въпреки това, благодарение на гравитационните данни, имаме примамлив поглед към по-старата история на северното полукълбо на Марс“.

Единственият начин да разберем тези мистериозни структури и гравитацията на Марс като цяло е да получим повече данни. Рут и колегите му са привърженици на мисия, която може да събере необходимите данни.

Тя се нарича мисия „Марсианска квантова гравитация“ (MaQuls). MaQuls ще се базира на същата технология, използвана в мисиите GRAIL (Gravity Recovery and Interior Laboratory) и GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment), които картографираха съответно гравитацията на Луната и Земята. MaQuls ще включва два сателита, които ще се движат един след друг и ще бъдат свързани с оптична връзка.